KR100589230B1 - 리소그래피장치 및 디바이스제조방법 - Google Patents

Abstract

리소그래피장치, 특히 공간광변조기(5)를 사용하는 리소그래피장치에서 투영시스템(PL)은 패터닝된 빔(4)을 패터닝된 일부 빔(12, 15)으로 분할하고, 상기 패터닝된 일부 빔(12, 15)을 기판(27)의 개별 타겟부(25, 26)상에 투영하는 수단(10)을 포함한다.

Description

리소그래피장치 및 디바이스제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 도시한 도면;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장치를 도시한 개략도;

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패터닝된 빔을 분할하는 수단을 도시하는 도면; 및

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면.

본 발명은,

- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 소정패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 프로그램가능한 패터닝수단;

- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및

- 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 관한 것이다.

여기서 사용되는 "프로그램가능한 패터닝수단" 이라는 용어는 기판의 타겟부 에 생성되어야 할 패턴에 대응하는, 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)" 및 "공간광변조기(Spatial Light Modulator; SLM)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전작동수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용하는 것이다. 마찬가지로, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울은 입사되는 방사선빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사한다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수 행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열을 포함할 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.

- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 프로그램가능한 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 프로그램가능한 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며 본 명세서에서도 참조자료로 채용된다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피쳐(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 상기 방사선시스템은 방사선의 투영빔을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여 임의의 이들 디자인방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함하고, 이러한 구성요소들은 이후 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급될 수 있다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.

(공간광변조기로도 알려진) 프로그램가능한 패터닝수단을 사용하는 장치에서, 핵심 관건은 상기 장치가 충분한 스루풋(소정시간에 처리되는 웨이퍼의 수)을 갖도록 보장하는 것이다. 스루풋은 공간광변조기가 재구성될 수 있는 속도에 의하여 결정되므로, 따라서 공간광변조기를 세팅하는 데이터가 처리될 수 있는 속도에 의하여 제한된다. 데이터처리율의 한계는, 데이터전송율의 한계, 데이터복원의 한계 및, 공간광변조기가 정확히 재구성되도록 보장하기 위해서 데이터가 포함하여야만 하는 용장성(redundancy)의 범위(extent)의 한계로부터 생긴다. 또한, 데이터처리속도의 한계는 사용될 수 있는 공간변조기의 크기를 제한한다. 그러므로, 기판의 표면상에 요구되는 전체 이미지를 노광시키기 위해서는, 기판상에 투영될 이미지를 섹션(section)들로 분할하고, 순차적으로 각 섹션을 투영하도록 공간광변조기가 구성된다. 이는 공간광변조기가 빈번하게 재구성되어야만 하므로, 스루풋이 더욱 감소됨을 의미한다.

본 발명의 목적은 리소그래피투영장치, 특히 더 높은 스루풋을 가지고 작동될 수 있는 프로그램가능한 패터닝수단을 사용하는 리소그래피투영장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 서두문에 상술된 바와 같은 리소그래피투영장치에서, 투영장치는

- 복수의 패터닝된 일부 빔을 형성하도록 패터닝된 빔을 분할하는 수단;

- 기판의 제1타겟부상에 패터닝된 제1일부 빔을 투영하는 제1수단; 및

- 기판의 제2타겟부상에 패터닝된 제2일부 빔을 투영하는 제2수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치에서 상기 목적과 또 다른 목적이 달성된다.

이 장치는, 통상적으로 각각의 기판이 (동일한 디바이스의 복수로 복사본을 형성하기 위해서) 그 위에 노광된 동일한 이미지의 복수로 복사본을 필요로 한다는 점에서 특히 유리하다. 그러므로, 기판상에 동일한 2이상의 이미지의 복사본을 단번에 투영함으로써, 기판상에 모든 이미지를 노광하는 데 걸리는 시간이 단축되어, 스루풋이 향상된다. 또한 상기 장치는, 다수의 이미지가 단일 공간광변조기 또는 그 밖의 패터닝수단만을 사용하여 기판상에 투영될 수 있기 때문에, 장치의 전체비용을 줄일 수 있어 유리하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 장치는 또 다른 패터닝된 일부 빔을 생성하도록 패터닝된 일부 빔 중 하나를 분할하는 수단을 더욱 포함한다. 이는 기판상에 타겟되는 이미지의 수가 많아질 수록 장치의 스루풋이 더욱 높아지기 때문에 유리하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 투영시스템은 패터닝된 일부 빔의 빔세기를 조정하는 수단을 포함한다. 이는 패터닝된 일부 빔이 각각 실질적으로 동일한 빔세기를 갖도록 조정되므로, 각각 패터닝된 일부 빔에 의하여 타겟되는 기판의 부분이 동일하게 노광된다는 점에서 유리하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 투영시스템은 패터닝수단에 의하여 제공되는 패턴의 축소된 이미지를 제공하는 수단을 더욱 포함한다. 이는 공간광변조기의 픽셀크기가 기판상에 요구되는 임계피처의 크기보다 크기 때문에 유익하다. 그러므로, 이미지의 크기는 축소될 필요가 있다. 더욱이, 패터닝된 일부 빔의 각각의 이미지의 크기를 개별적으로 축소시킴으로써, 그 각각은 정확한 크기가 되도록 조정될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 투영시스템은 패터닝된 일부 빔의 각각의 이미지의 포커스 및/또는 측방향위치를 개별적으로 조정하는 수단을 더욱 포함한다. 이는 패터닝된 일부 빔의 각각의 이미지가 기판상에 정확히 투영되게 할 것이므로 유리하다.

패터닝된 빔을 분할하는 수단이 부분반사수단 또는 부분굴절수단일 수 있는 것이 유리하다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면,

- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 프로그램가능한 패터닝수단을 사용하여 제1투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법으로서,

기판상에 투영하기 이전에 방사선의 패터닝된 빔을 복수의 패터닝된 일부 빔으로 분할하는 단계; 및 기판의 개별적인 타겟부상에 패터닝된 일부 빔을 개별적으로 투영하는 단계를 특징으로 하는 디바이스제조방법이 제공된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용예에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 EUV(극자외선, 예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

첨부된 개략적인 도면을 참조로 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.

제1실시예

ㆍ방사선(예를 들어, UV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);

ㆍ프로그램가능한 패터닝수단(MA)(예를 들어, SLM)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 프로그램가능한 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 프로그램가능한 패터닝수단(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 쿼츠 및/또는 CaF₂ 렌즈시스템 또는 이러한 물질로 만들어진 렌즈요소를 포함하는 카다디옵트릭시스템 혹은 거울시스템)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사형의 프로그램가능한 패터닝수단을 구비한) 반사형(reflective type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과형으로 프로그램가능한 패터닝수단을 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 LCD 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 프로그램가능한 패터닝수단(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 방사원(LA)이 예를 들어, 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 프로그램가능한 패터닝수단(MA)을 통과한다. 프로그램가능한 패터닝수단(MA)에 의하여 반사된 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커스한다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 프로그램가능한 패터닝수단(MA)을 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 프로그램가능한 패터닝수단(MA)을 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 빔(PB)에 대한 프로그램가능한 패터닝수단의 위치가 고정될 경우에는 제1위치설정수단이 생략될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 짧은행정모듈에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다.

상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 동기화되어 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

3. 펄스모드에서는, 마스크테이블은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 프로그램가능한 패터닝수단의 전체 이미지는 기판의 타겟부(C)에 투영된다. 기판테이블(WT)은 투영빔(PB)이 기판(W)을 가로질러 라인을 스캐닝하게 되도록 기본적으로 일정한 속도로 이동한다. 방사선시스템의 펄스는 기판상에 노광되는 순차적인 타겟부(C)가 서로 인접하도록 시간조절된다. 따라서, 투영빔이 기판(W)의 전체라인을 스캐닝하기만 하면, 그 라인의 완전한 패턴이 기판상에 노광된다. 라인라인마다 완전한 기판이 노광될 때까지 상기 공정이 반복된다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 일부를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 방사선(2)의 빔은 빔분할기(3)에 입사된다. 방사선은 빔분할기(3)로부터 공간광변조기(5)로 반사된다. 방사선은 공간광변조기로부터 패터닝된 빔(4)으로 반사되고, 상기 패턴은 공간광변조기의 형태에 의하여 결정된다. 패터닝된 빔(4)은 빔분할유닛(10)에 들어간다.

빔분할유닛(10)에서, 빔분할기(22)에 의하여 패터닝된 빔(4)은 패터닝된 제1 및 제2일부 빔(patterned beam fraction)(12, 15)으로 분할된다. 패터닝된 제1일부 빔(12)은 거울(13)에 의하여 반사된 뒤 광학구성요소(22, 24) 및 어퍼처(23)를 거쳐 기판(27)상에 투영된다. 패터닝된 제2일부 빔(15)은 거울(16, 18)에 의하여 반사되고, 상기와 유사하게 구성요소(22, 23, 24)를 통하여 기판(27)상에 투영된다.

패터닝된 제1일부 빔(12)에 대응하는, 기판(27)에 투영되는 제1이미지(25)는 공간광변조기(5)의 허상(20)의 실상이다. 이와 유사하게, 패터닝된 제2일부 빔(15)에 대응하는, 기판(27)에 투영되는 제2이미지(26)는 공간광변조기(5)의 허상(21)의 실상이다. 이 방식으로, 공간광변조기의 2개의 이미지가 기판상에 동시에 투영됨에 따라, 기판상에 요구되는 모든 이미지를 투영하는 데 걸리는 시간이 단축된다.

도 2는 패터닝된 빔을 분할하는 바람직한 빔분할유닛(10)을 도시하지만, 패터닝된 빔을 분할하는 여타의 수단이 사용될 수도 있으며 본 발명의 범위내에 포함된다. 또한, 본 발명은 도시된 공간광변조기 이외의 패터닝수단이 사용될 수 있다.

도 3은 패터닝된 빔(4)을 분할하는 대안적인 빔분할유닛(40)을 도시한다. 이 경우, 패터닝된 빔(4)은 2개의 패터닝된 일부 빔(42, 45)을 생성하는 빔분할기(41)기에 의하여 분할된다. 패터닝된 제1일부 빔(42)은 거울(43)에 의해 반사되어 출력 패터닝된 일부 빔(an output patterned beam fraction)을 생성한다. 패터닝된 제2일부 빔(45)은 또 다른 빔분할기(46)에 의하여 분할되어 제2출력 패터닝된 일부 빔(47) 및 거울(49)에 의하여 반사된 후의 제3출력 패터닝된 일부 빔을 생성한다. 이것은 3개의 이미지를 형성하도록 기판상에 투영될 수 있는 3개의 패터닝된 일부 빔을 생성한다.

본 발명의 실시예에서, 사용된 각각의 빔분할기는 예를 들어, 입방체(cube) 빔분할기와 같은 부분 반사형 빔분할기, 판(plate)형 빔분할기나 펠리클(pellicle) 또는 직교 편광상태로 2개의 빔을 생성하는 2중 굴절결정(double refractive crystal)과 같은 굴절형 빔분할기 중 하나일 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예(60)를 도시한다. 방사선빔(2)은 패터닝된 빔(4)을 형성하도록 빔분할기(3)를 거쳐 공간광변조기(5)에서 반사된다. 패터닝된 빔은 빔분할유닛(40)에 의하여 분할되어 3개의 패터닝된 일부 빔(63, 64, 65)을 생성한다. 패터닝된 제1 및 제2일부 빔(63, 64)은 투영광학기(61)를 통하여 투영되어 기판상에 각각 제1이미지(71) 및 제2이미지(72)를 형성한다. 제3패터닝된 일부 빔(65)은 빔분할유닛(10)을 이용하여 분할되어 제3 및 제4 패터닝된 일부 빔(66, 67)을 생성한다. 패터닝된 일부 빔(66, 67)은 투영광학기(61)에 의하여 투영되어 기판상에 각각 제3이미지(73) 및 제4이미지(74)를 생성한다. 이 방식으로 기판상에 4개의 이미지(71, 72, 73, 74)를 동시에 생성하는 데 단일 패터닝수단(5)이 사용되며, 기판상의 모든 이미지를 노광하는 데 걸리는 시간이 거의 1/4로 단축된다.

패터닝된 빔분할유닛(10, 40)을 임의로 조합하여 단일 패터닝된 빔으로부터 임의 수의 패터닝된 일부 빔을 생성하는 데 사용될 수 있다. 그 세기를 소정 문턱값 이하로 감소되지 않게 하면서 패터닝된 일부 빔이 가능한 한 많이 생성되는 것이 바람직하다. 생성될 수 있는 패터닝된 일부 빔의 수에 관한 주요 제한인자는 패터닝수단에 의하여 패터닝되는 방사선(2)의 초기빔(initial beam)의 세기이다. 패터닝된 일부 빔의 세기가 너무 낮아서 소요 노광시간이 과도하게 길어지지 않도록 확실히 하기 위하여는, 생성되는 패터닝되는 빔의 분할부의 수가 많아질수록, 사용되어야 하는 방사선(2)의 초기빔의 세기가 더욱 커져야만 한다.

기판상에 패터닝된 빔이미지를 투영하는 데 사용되는 투영광학기(61)는 다양한 기능을 가진다. 첫번째 기능은 공간광변조기에 의하여 제공되는 패턴의 축소된 이미지를 기판상에 투영하는 것이다. 이러한 패턴크기에 대한 이미지크기의 축소는, 통상적으로 공간광변조기의 픽셀이 기판상에 투영되어야만 하는 임계피처보다 크기 때문에 적절한 것이다. 두번째 기능은 예를 들어, 축소량, 및/또는 투영광학기의 광축선을 따른 축소된 이미지의 초점위치, 및/또는 투영광학기의 광축선에 수직인 평면에서 축소된 이미지의 횡방향 위치를 위한 조정수단을 각각의 패터닝된 일부 빔에 개별적으로 제공할 수 있는 것이다.

또한, 각각의 패터닝된 일부 빔은 대응하는 일부 빔 세기를 감쇠시키는 광학구성요소를 통과하는 것이 바람직하다. 그러므로, 각각의 패터닝된 일부 빔이 실질적으로 동일한 세기를 가지고, 따라서 기판상에 투영된 각각의 이미지가 실질적으로 동일한 노광시간을 요구하도록 각각의 빔의 세기가 조정될 수 있다. 예를 들어, 빔세기를 감쇠시키는 상기 광학구성요소는 캘리브레이션된 광학감쇠를 갖는 필터일 수 있다. 빔분할기(3, 11, 41, 46) 중 어느 것이든 편광빔분할기로서 구현될 수 있다. 통상, 편광빔분할기의 사용은 빔분할기에서 방사선의 흡수로 인한 세기손실의 문제를 경감시킨다. 패터닝된 일부 빔(예를 들어, 도 2에서의 패터닝된 일부 빔(12) 또는 도 4에서의 패터닝된 일부 빔(67)과 같은)은 1이상의 상기 편광빔분할기가 있을 경우 비소멸편광도(non vanishing degree of polarization)를 가진다. 이러한 편광상태는 대응하는 패터닝된 일부 빔 세기를 감쇠시키는 광학구성요소로서 방사선 편광구성요소의 사용을 가능하게 한다. 예를 들어, 패터닝된 일부 빔은 상당한 정도의 선형편광(substantial degree of linear polarization)을 가질 수 있고, 상기 방사선 편광구성요소는 선형편광기로서 구현될 수 있다. 이러한 실시예의 장점은 빔세기감쇠가 선형편광기의 회전조정에 의하여 조정될 수 있다는 것이다. 회전조정은 선형편광기를 가로지르는 패터닝된 일부 빔의 전파방향에 평행한 축선을 중심으로 한 선형편광기의 회전을 포함한다. 패터닝된 빔의 선형편광정도가 투영장치의 해상도(및 특히, 서로 수직으로 연장되는 패턴피처에 대한 해상도의 차이)에 영향을 줄 수 있는 악 영향을 경감시키기 위해서, 도 2에서의 광학구성요소(22, 23, 24)의 각각의 그룹 또는 도 4에서의 각각의 투영광학기(61)에는 전자기방사선의 선형편광의 상태를 원형 편광의 상태로 변형시키는 방사선 편광구성요소가 제공될 수 있다.

또한, 각각의 패터닝된 일부 빔은 각각의 이미지의 포커스 및/또는 횡방향 위치를 조정하도록 조정가능한 광학기를 통하여 투영되는 것이 바람직하다. 이는 기판에 투영되는 이미지의 각각이 소정 품질을 가지면서 소정 위치에 생성될 수 있게 한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 예를 들어 도 4에 도시된 것과 같은 투영광학기(61)의 각각은 패터닝된 일부 빔이 지나가는 광학구성요소(23, 24, 25)의 공통그룹을 포함할 수 있다. 상기 공통그룹은 공간광변조기(5)와 빔분할유닛(40) 사이의 광경로내에 위치되고, 예를 들어 패터닝된 일부 빔 및 대응하는 이미지에 공통인 축소조정에 사용될 수 있다.

상기 서술이 단일 기판상에 투영되는 복수의 패터닝된 일부 빔을 서술하고 있으나, 어떤 패터닝된 일부 빔이 다른 기판들 위로 투영되어 2이상의 기판이 동시에 노광되게 할 수 있다.

본 발명의 특정 실시예가 상술되었으나, 본 발명은 서술된 것과 다르게 수행될 수 있다는 이해할 것이다. 본 서술은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 더 높은 스루풋을 가지고 작동될 수 있는 프로그램가능한 패터닝수단을 사용하는 리소그래피투영장치가 제공된다.

Claims (11)

1. - 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

   - 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 프로그램가능한 패터닝수단;

   - 기판을 잡아주는 기판테이블; 및

   - 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서,

   상기 투영시스템은,

   - 복수의 패터닝된 일부 빔을 형성하도록 상기 패터닝된 빔을 분할하는 수단;

   - 상기 기판의 제1타겟부상에 패터닝된 제1일부 빔을 투영하는 제1수단;

   - 상기 기판의 제2타겟부상에 패터닝된 제2일부 빔을 투영하는 제2수단; 및

   - 또 다른 패터닝된 일부 빔들을 형성하기 위해서 상기 패터닝된 일부 빔들 중 하나 이상을 분할하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 패터닝된 일부 빔들에 의하여 투영되는 이미지는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 투영시스템은 상기 패터닝된 일부 빔들 중 하나 이상의 세기를 조정하는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 패터닝된 일부 빔들의 세기를 조정하는 수단은 캘리브레이션된 광학감쇠를 갖는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 패터닝된 일부 빔들의 세기를 조정하는 수단은 방사선 편광구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 투영시스템은 상기 프로그램가능한 패터닝수단에 의하여 제공되는 상기 패턴의 축소된 이미지를 제공하는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
8. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 투영시스템은 상기 패터닝된 일부 빔들에 의하여 제공되는 이미지들 각각의 이미지크기를 개별적으로 조정하는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
9. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 투영시스템은 상기 패터닝된 일부 빔들 각각의 포커스, 그 이미지의 횡방향 위치 또는 포커스 및 그 이미지의 횡방향 위치를 개별적으로 조정하는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
10. 제1항 또는 제3항에 있어서,

    상기 패터닝된 빔을 분할하는 상기 수단은 굴절형 또는 부분반사형인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
11. - 부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

    - 프로그램가능한 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

    - 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법에 있어서,

    상기 기판상에 투영하기 이전에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 복수의 패터닝된 일부 빔으로 분할하는 단계; 상기 기판의 개별적인 타겟부상에 상기 패터닝된 일부 빔들을 개별적으로 투영하는 단계; 및 또 다른 패터닝된 일부 빔들을 형성하기 위해서 상기 패터닝된 일부 빔들 중 하나 이상을 분할하는 단계를 특징으로 하는 디바이스제조방법.

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